JPS6358211A - Optical displacement detecting device - Google Patents

Optical displacement detecting device

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JPS6358211A
JPS6358211A JP20471086A JP20471086A JPS6358211A JP S6358211 A JPS6358211 A JP S6358211A JP 20471086 A JP20471086 A JP 20471086A JP 20471086 A JP20471086 A JP 20471086A JP S6358211 A JPS6358211 A JP S6358211A
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optical
main scale
scale
optical grating
phase difference
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Norihito Toikawa
樋川 典仁
Seiji Sakagami
坂上 征司
Makoto Nagai
長井 良
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Mitutoyo Corp
Mitsutoyo Kiko Co Ltd
Original Assignee
Mitutoyo Corp
Mitsutoyo Kiko Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To improve the resolution and accuracy of displacement detection by processing transmitted light beams of a main scale and an index scale which have plural relatively movable arrays of optical gratings as specified and detecting the absolute value of the quantity of relative movement. CONSTITUTION:This detector consists of the main scale 10 with two arrays of optical gratings 13 and 15 differing in pitch and the opposite index scale 20 with two arrays of reference optical gratings 23A and 25A differing in pitch. When the scale 20 is moved relatively, electric signals which have a phase difference theta1 are outputted by photoelectric elements 33A and 33B corresponding to one array of gratings having a 90 deg. phase shift and signals which have a phase difference theta2 are outputted by elements 35A and 35B corresponding to the 2nd array of gratings. An absolute displacement detecting circuit 50 samples and holds the signals and also computes theta2-theta1 to find the absolute value of the quantity of relative movement between the scales 10 and 20. Consequently, the displacement detection is performed with high resolution and high accuracy.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、相対移動可能な光学格子を有し、光学格子か
らの透過光または反射光を所定処理して相対f多動量を
検出する光学式変位検出装置に係り、特に、複数列の光
学格子を設けることによって絶対変位量を検出可能とし
たものである。
Detailed Description of the Invention [Industrial Application Field] The present invention relates to an optical system having a relatively movable optical grating and detecting relative f-hyperactivity by processing transmitted light or reflected light from the optical grating in a predetermined manner. The present invention relates to a type displacement detection device, and in particular, is capable of detecting an absolute displacement amount by providing a plurality of rows of optical gratings.

〔背景技術とその問題点〕[Background technology and its problems]

独立物体間の相対移動変位を検出して物理的諸元(長さ
、圧力、重量)を求めることが知られている。その手段
の1つとして光学式変位検出装置が広く利用されている
It is known to detect the relative displacement between independent objects to determine physical specifications (length, pressure, weight). As one of the means for this purpose, optical displacement detection devices are widely used.

従来、かかる光学式変位検出装置の一般的な透過型の十
IJ造は、第617Iに示す構成とされていた。
Conventionally, such a general transmission type optical displacement detection device has a structure shown in No. 617I.

すなわち、長手方向に光学格子13が整列配設されたメ
インスケールlOと対応する参緊光学格子3A、3Bを
有するインデックススケール20とを相対する2つの物
体(例えば、静止体と可動体)のそれぞれに取り付け、
光源1および光電変換器2Aえ 2Bを両スケール10
.20を挟みインデックススケール20と一体的に配設
し、両光電変換器2A、2Bからの出力信号を処理する
ための波形整形回路、分割回路、方向弁別回路等を選択
的に含む信号検出回路7と可逆計数カウンタ8とデジタ
ル表示器等からなる表示手段9とを設は構成していた。
That is, the main scale 10 having the optical gratings 13 aligned in the longitudinal direction and the index scale 20 having the corresponding reference optical gratings 3A and 3B are connected to each other of two objects (for example, a stationary body and a movable body) facing each other. Attach it to
Light source 1 and photoelectric converter 2A and 2B are connected to both scales 10
.. A signal detection circuit 7 is disposed integrally with the index scale 20 with 20 in between, and selectively includes a waveform shaping circuit, a dividing circuit, a direction discrimination circuit, etc. for processing the output signals from both photoelectric converters 2A and 2B. , a reversible counting counter 8, and a display means 9 consisting of a digital display or the like.

従って、光源1、光電変換器2A、2Bと一体的なイン
デックススケール21とメインスケール10とを矢印X
方向に相対移動させれば、両光学格子13.3A、3B
をi3過した透過光を光電変換器2A、2Bを介しイz
号検出回路7で所定処理することによって、例えば、1
μmlパルスのデジタル信号をカウンタ8で計数し表示
手段9にその変位量を表示し、さらには他の機器にその
変位量相当電気信号を出力することができた。なお、2
つの光電変換器2A、2Bを設けているのは方向弁別機
能を発揮させるものであり、また、分割方式によっては
分解能を倍化向上させるに利用することができるようす
るためのものであった。
Therefore, the arrow X
If relative movement is made in the direction, both optical gratings 13.3A, 3B
The transmitted light that has passed i3 is transmitted through photoelectric converters 2A and 2B.
By performing predetermined processing in the signal detection circuit 7, for example, 1
It was possible to count the digital signal of μml pulses with the counter 8, display the amount of displacement on the display means 9, and further output an electric signal corresponding to the amount of displacement to other equipment. In addition, 2
The reason why the two photoelectric converters 2A and 2B are provided is to provide a direction discrimination function, and also to enable them to be used to double the resolution depending on the division method.

しかしながら、上記従来の光学式変位検出装置には次の
ような問題があった。
However, the conventional optical displacement detection device described above has the following problems.

第1に、インクレメンタル方式であるためアブソリュー
ト方式で運用することができ難いという欠点があった。
First, since it is an incremental method, it is difficult to operate in an absolute manner.

すなわち、前記光電変換器2A。That is, the photoelectric converter 2A.

2Bの出力は、例えば、光学格子13のスリット幅を1
0μm5ピッチを20μmとすれば20μm1口当長を
一周期とする略正弦波形状のサイクリック信号となるか
らである。そこで、メインスケール10に閏与させたT
S磁スイッチ等を設け、いわゆる絶対的原点を定め準ア
ブソリュート方式とした型が利用されているが、これと
てEl ′r1mスイッチ間の間隔内ではインクレメン
タル方式に変わりはないから抜本的解決策とならないば
かりか、そのimスイッチ等を設けることから大型化、
経済的負担増大さらには信鎖性欠如という問題があった
The output of 2B is, for example, the slit width of the optical grating 13 by 1
This is because if the five pitches of 0 μm are set to 20 μm, a cyclic signal having a substantially sinusoidal waveform with one cycle of 20 μm of one mouthpiece length will be obtained. Therefore, T added to the main scale 10
A quasi-absolute method is used in which an S magnetic switch is installed to determine the so-called absolute origin, but this does not change the incremental method within the interval between the El'r1m switches, so this is a fundamental solution. Not only does it not work, but it also becomes larger due to the provision of the IM switch, etc.
There were problems of increased economic burden and lack of credibility.

一方、メインスケール10にバイナリコートやグレイコ
ード等を設けたアブソリュート方式の検出装置も考えら
れるが、この型では設備大型化が避けられず、かつ到底
現今の高精度要請を満足する程の精度、分解能を得るこ
とはできないという原理的欠点があり、産業上の利用が
困難であった。
On the other hand, an absolute type detection device in which the main scale 10 is provided with a binary coat, a gray code, etc. is also considered, but this type would inevitably increase the size of the equipment, and would not be accurate enough to satisfy the current high precision requirements. It has a fundamental drawback in that resolution cannot be obtained, making it difficult to use in industry.

第2に、インクレメンタル方式であるために精度不安定
ないし精度保障上の問題等が内存していた。測定中にノ
イズ等に基づく誤計数が1度でもあると当該工程中にお
ける表示手段9への表示値すなわち測定値は意味のない
ものとなりかつ高分解能ゆえにその誤計数が容易には気
付かないという問題があり、製品不良発生をまぬかれな
いという致命的欠点があった。
Second, since it is an incremental method, there are inherent problems such as unstable accuracy or accuracy guarantee. If there is even one erroneous count due to noise etc. during measurement, the value displayed on the display means 9 during the process, that is, the measured value, becomes meaningless, and the erroneous count is not easily noticed due to the high resolution. This had the fatal drawback of not being able to avoid product defects.

これがため、厳格なノイズ対策が要求され設備過大とな
るばかりか、完全対策といえないので使用態様が制約さ
れてしまう止いう問題もあった。
As a result, not only strict noise countermeasures are required and the equipment becomes too large, but also there is a problem that the manner of use is restricted because it is not a complete countermeasure.

第3に、利用上、取扱上の不利不便があった。Thirdly, there were disadvantages and inconveniences in terms of use and handling.

すなわち、工作機械のテーブル送り速度等は利用者側の
任意選択事項であるところ、変位検出装置には当該電装
品の特性から定まる両スケール10゜20の許容相対移
動速度の制限がある。従って、その許容相対移動速度を
越える高速な使用があると誤計数を生じてしまうという
応答速度の制限問題があった。さらに、利用者側の運用
あるいは偶発、不用意等により装置の電源が遮断される
と累積計数値が喪失してしまうので、再度原点合せ作業
をしなければならず作業能率を低下させるという問題も
あった。反面これを避けるにはバンクアップ電源を備え
なければならないという設備経済上の問題があった。
That is, while the table feed speed of the machine tool is a matter of arbitrary selection by the user, the displacement detection device has a limit on the permissible relative movement speed of both scales of 10° and 20°, which is determined by the characteristics of the electrical component. Therefore, there is a problem in that the response speed is limited in that if the relative movement speed is used at a high speed exceeding the allowable relative movement speed, erroneous counting will occur. Furthermore, if the power to the device is cut off due to operation on the user's side or by accident or carelessness, the cumulative count value will be lost, and the work efficiency will be lowered as the cumulative count value will be lost. there were. On the other hand, in order to avoid this, a bank-up power supply had to be provided, which was a problem in terms of equipment economics.

このような問題点は従来の光学式変位検出装置がその構
成上インクレメンタル方式とされていることに起因する
ことから、アブソリュート方式で高分解能、高精度を保
障することのできる光学式変位検出装置の開発が強く望
まれていた。
These problems are due to the fact that conventional optical displacement detection devices are incremental in structure. development was strongly desired.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は、上記従来の問題点を除去すべりS■みなされ
たもので高分解能、高精度で検出範囲の広いアブソリュ
ート方式の光学式変位検出Ia jiffを提供するこ
とを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to eliminate the above-mentioned conventional problems and provide an absolute type optical displacement detection Ia jiff which is considered to be a slip S and has high resolution, high precision, and a wide detection range.

〔問題点を解決するための手段および作用〕本発明は、
各列毎のピ・レチが異なる複数列の光学格子をメインス
ケールに設けるとともにインデックススケールにも相当
列かつ対応ピンチの光学格子を設け、各複数列の光学格
子に関与して出力される電気信号間の位相差を巧みに利
用することによって当該光学格子のピッチよりも小さい
値の分解能で当該光学格子のピンチよりも著しく大きな
広範囲に亘り両スケールの相対移動変位の絶対変位量を
検出できるようするものである。
[Means and effects for solving the problems] The present invention has the following features:
The main scale is equipped with multiple rows of optical gratings with different pitches and recesses for each row, and the index scale is also equipped with optical gratings with corresponding rows and corresponding pinches, and electrical signals are output by engaging with each of the multiple rows of optical gratings. By skillfully utilizing the phase difference between the two scales, it is possible to detect the absolute displacement of the relative movement of both scales over a wide range significantly larger than the pinch of the optical grating with a resolution smaller than the pitch of the optical grating. It is something.

これがため、複数列の光学格子が設けられる=ともに各
列毎の光学格子ピッチが異なるものと形成されているメ
インスケールと、 前記メインスケールの各列光学15子に対応させた複数
列の参照光学格子が設けられ前記メインスケールと相対
変位可能とされたインデックススケールと、 前記両スケールに平行光を照射するための平行照明系と
、 前記メインスケールの各列光学格子毎に2個1組として
配設され、各組毎に前記メインスケールを透過した透過
光または、前記メインスケールから反射された反射光を
受けて90度位相のす、れた電気(3号を出力する複数
組の光電変換器と、前記光電変換器の各組からそれぞれ
出力される電気信号間の組間位相差を求めるとともにこ
の組間位相差を利用して前記メインスケールとインデッ
クススケールとの相対移動変位量の絶対値を検出できる
よう形成された絶対変位検出回路とを備えた構成とし前
記目的を達成するのである。
Therefore, a plurality of rows of optical gratings are provided; a main scale in which each row has a different optical grating pitch, and a plurality of rows of reference optics corresponding to each row of optical elements of the main scale. an index scale provided with a grating and movable relative to the main scale; a parallel illumination system for irradiating both scales with parallel light; and two sets of optical gratings arranged for each row of optical gratings of the main scale A plurality of sets of photoelectric converters are installed, and each set receives the transmitted light transmitted through the main scale or the reflected light reflected from the main scale, and outputs electricity (No. 3) with a 90 degree phase. Then, find the inter-set phase difference between the electrical signals output from each set of the photoelectric converters, and use this inter-set phase difference to calculate the absolute value of the relative movement displacement between the main scale and the index scale. The above object is achieved by a configuration including an absolute displacement detection circuit formed so as to be able to detect the displacement.

従って、各ピンチが異なる複数列の光学格子が設けられ
たメインスケールと対応する各ピッチが異なる複数列の
参照光学格子が設けられたインデックススケールとをそ
の長手方向に相対移動させれば、例えば、2列の光学格
子とした場合には、90度位相づれさせた2個1組の1
列目の参照光学格子に対応された光電変換器からは位相
差θ1をもつ電気信号が出力され、同様に2列目の参照
光学格子に対応された光電変換器からは位相差θ2をも
つ電気信号が出力される。
Therefore, if the main scale, which is provided with a plurality of rows of optical gratings with different pinches, and the index scale, which is provided with a plurality of corresponding rows of reference optical gratings with different pitches, are moved relative to each other in the longitudinal direction, for example, In the case of two rows of optical gratings, one set of two pieces with a phase shift of 90 degrees is used.
The photoelectric converter corresponding to the reference optical grating in the row outputs an electrical signal with a phase difference θ1, and similarly, the photoelectric converter corresponding to the reference optical grating in the second row outputs an electrical signal with a phase difference θ2. A signal is output.

ここに、絶対変位検出回路では、位相差θ、である電気
信号および位相差θ2である電気信号を適時サンプルホ
ールドするとともに組間位相差(θ2−θ1)を演算し
、この組間位相差(θ2−01)を利用して両スケール
の相対移動量の絶対値を求めることができる。
Here, the absolute displacement detection circuit samples and holds the electrical signal with the phase difference θ and the electrical signal with the phase difference θ2 at appropriate times, calculates the inter-group phase difference (θ2-θ1), and calculates the inter-group phase difference ( θ2-01) can be used to find the absolute value of the relative movement amount of both scales.

〔実施例〕〔Example〕

本発明の光学式変位検出装置の一実施例を図面を参照し
ながら詳細に説明する。
An embodiment of the optical displacement detection device of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

この実施例は、第1図ないし第4図に示され、本装置は
、複数列(2列)の光学格子が設けられたメインスケー
ル10と対応する参照光学格子が設けられたインデック
ススケール20と両スケール10.20を光照射するた
めの平行照明系40と両スケール10.20からの通過
光を受けて電気信号を出力する複数Mi(2jli)の
光電変換器30と、組間位手■差を求めて両スケール1
0.20の相対移動変位量の絶対値を検出できるよう形
成された絶対変位検出回路50とから構成されている。
This embodiment is shown in FIGS. 1 to 4, and the apparatus includes a main scale 10 provided with a plurality of rows (two rows) of optical gratings and an index scale 20 provided with a corresponding reference optical grating. A parallel illumination system 40 for irradiating both scales 10.20 with light, a plurality of Mi (2jli) photoelectric converters 30 that receive passing light from both scales 10.20 and output electrical signals, and Both scales 1 to find the difference
and an absolute displacement detection circuit 50 formed to be able to detect the absolute value of the relative displacement amount of 0.20.

メインスケール10は第1図、第2肉に示すように断面
矩形のガラス材料11からなる細長薄板形状とされ、図
で下段側にピッチPが400 μmとされた第1の光学
格子13、上段側にピッチP!(=P−ΔP)が398
 メ1mとされた第2の光学格子15が設けられている
The main scale 10 is in the form of an elongated thin plate made of a glass material 11 with a rectangular cross section, as shown in the second part of FIG. Pitch P on the side! (=P-ΔP) is 398
A second optical grating 15 with a diameter of 1 m is provided.

ここに、第1の光学格子13が検出範囲長しく80龍)
をN (=200)等分し、かつ第2の光学格子15を
N+1等分するよう形成されているから、 L=NP= (N+1)(P−ΔP)・・・・・・(1
)が成立する。上記数値はこの関係式において選択した
ものである。
Here, the first optical grating 13 has a detection range of 80 mm)
Since it is formed to divide into N (=200) equal parts and the second optical grating 15 into N+1 equal parts, L=NP= (N+1)(P-ΔP)...(1
) holds true. The above values were chosen for this relationship.

一方、インデックススケール20は、メインスケールI
Oと同様に断面矩形のガラス材料21からなる薄板形状
とされ、第2図に示したように下段側にメインスケール
10の第1の光学格子13と対応される第1の参照光学
格子23A(23B)と、上段側に第2の光学格子15
と対応される第2の参照光学格子25A(25B)とが
設けられている。
On the other hand, the index scale 20 is the main scale I.
A first reference optical grating 23A (corresponding to the first optical grating 13 of the main scale 10) is provided on the lower side as shown in FIG. 23B) and a second optical grating 15 on the upper side.
A second reference optical grating 25A (25B) corresponding to the second reference optical grating 25A (25B) is provided.

そして、第1の参照光学格子23A(23B)のピッチ
はqであり、第2の参照光学格子25A(25B)のピ
ッチはq−Δqとされかつ長手方向にそれぞれ対応する
第1、第2の光学格子13゜15に対し90度位相をづ
らせた2組の参照光学格子23A、23B、25A、2
5Bが設けられている。なお、この実施例ではq=p、
Δq=ΔPとされている。
The pitch of the first reference optical grating 23A (23B) is q, the pitch of the second reference optical grating 25A (25B) is q-Δq, and the corresponding first and second optical gratings in the longitudinal direction are Two sets of reference optical gratings 23A, 23B, 25A, 2 whose phase is shifted by 90 degrees with respect to the optical grating 13°15
5B is provided. Note that in this example, q=p,
It is assumed that Δq=ΔP.

次に、光電変換器30は2徂(30A、30B)を形成
するところの4つの光電素子33A。
Next, the photoelectric converter 30 has four photoelectric elements 33A forming two sides (30A, 30B).

33B、35A、35Bから形成され、各参照光学格子
23A、23B、25A、25Bに対応配設されるとと
もに各光電素子33A、33B、35A、35Bにはプ
リアンプ37A、37B、38A、38Bがそれぞれ接
続されている。また、両スケール10.20を挟む光電
変換器3oと反対側にはLEDからなる光源41とコリ
メータレンズ42とからなる両スケール10.20に平
行光を照射させるための平行照明系40が設けられ、こ
の平行照明系40はインデックススケール2o、光電変
換器30と所定の関係をもって一体的にメインスケール
10と図でX方向に相対移動可能とされている。
33B, 35A, and 35B, and are arranged correspondingly to each reference optical grating 23A, 23B, 25A, and 25B, and preamplifiers 37A, 37B, 38A, and 38B are connected to each photoelectric element 33A, 33B, 35A, and 35B, respectively. has been done. Furthermore, on the opposite side of the photoelectric converter 3o with both scales 10.20 in between, a parallel illumination system 40 is provided to irradiate parallel light onto both scales 10.20, which is composed of a light source 41 consisting of an LED and a collimator lens 42. The parallel illumination system 40 has a predetermined relationship with the index scale 2o and the photoelectric converter 30, and can be moved integrally with the main scale 10 in the X direction in the figure.

ここに、第2図に見られるように第1の光学格子13と
第2の光学格子15との一致した点Tを原点とし、図で
右方向に座標すなわちメインスケール10に対スるイン
デックススケール20の相対移動変位量をXとすると、
光電素子33A、33Bは当該第1参照光学格子23A
、23Bに対応させて90度の位相差をもって配設して
いるから光電素子33Aの出力をa+ 、光電素子33
Bの出力をbl とすれば、両光型素子33A、33B
からの電気信号の原点からの位相差θ1はであるから と近似することができる。なお、(3)式の右辺第2項
の□は、原点Tにおいて透過光量が最大となるためその
補正項として導入したものである。
Here, as seen in FIG. 2, the point T where the first optical grating 13 and the second optical grating 15 coincide is set as the origin, and the coordinates, that is, the index scale relative to the main scale 10, are set in the right direction in the figure. Letting the relative movement displacement amount of 20 be X,
The photoelectric elements 33A and 33B are the first reference optical grating 23A.
, 23B with a phase difference of 90 degrees, the output of the photoelectric element 33A is a+, the photoelectric element 33
If the output of B is bl, both optical elements 33A and 33B
The phase difference θ1 of the electrical signal from the origin can be approximated as . Note that □ in the second term on the right side of equation (3) is introduced as a correction term because the amount of transmitted light is maximum at the origin T.

同様に、光電素子35A、35Bの出力をそれぞれaZ
+  bt とすると光電素子35A、35Bからの電
気信号の位相差θ2は、 であるから と近似することができる。
Similarly, the outputs of the photoelectric elements 35A and 35B are respectively aZ
+bt, the phase difference θ2 between the electrical signals from the photoelectric elements 35A and 35B can be approximated as follows.

また、絶対変位検出回路50はCPU55を介しタッチ
センサ65から両スケール10.20の相対移動変位1
xを求めようとする時点に出力されるトリガによって、
各光電素子33A、33B。
Further, the absolute displacement detection circuit 50 detects the relative movement displacement 1 of both scales 10 and 20 from the touch sensor 65 via the CPU 55.
Depending on the trigger that is output when trying to find x,
Each photoelectric element 33A, 33B.

35A、35Bの出力信号al r  bI +  a
t r  b2をサンプルホールドするためのサンプル
ホールド回路51と、このサンプルホールド回路51か
らホールドした前記出力信号al +  bI +  
32 +b2の1つを順次に取り出すマルチプレクサ5
2と、このマルチプレクサ52で取り出したアナログ信
号たる出力信号をデジタル変換するA/D変換器53と
、コントロールデータバス54を介し上記サンプルホー
ルド回路51、マルチプレクサ52、A/D変換器53
に適時の指令等を行うとともに入力されたデータをもと
に後記の所定演算処理等を行う前記CPU55とから形
成され、またCPU55には、バス54を介し、タッチ
センサ65と表示手段60とが接続されている。
Output signals of 35A and 35B al r bI + a
A sample and hold circuit 51 for sampling and holding t r b2 and the output signal al + bI + held from this sample and hold circuit 51
Multiplexer 5 that sequentially takes out one of 32 +b2
2, an A/D converter 53 that converts the analog output signal extracted by the multiplexer 52 into a digital signal, and the sample and hold circuit 51, the multiplexer 52, and the A/D converter 53 via the control data bus 54.
The CPU 55 is configured to provide timely commands, etc. to the CPU 55, and perform predetermined arithmetic processing, etc. described below based on the input data. It is connected.

さて、CPU55では、第4図の(B)に見られるよう
に最終的には X=X、  +ΔX、=np+ΔX t  ”’  α
eとして原点Tからの絶対変位計Xを求めるのである。
Now, in the CPU 55, as shown in FIG. 4 (B), finally X=X, +ΔX,=np+ΔX t ”'
The absolute displacement meter X from the origin T is determined as e.

なお、第4図(B)の縦軸は式(3)の右辺〒2項との
関係でθ1−□としている。、:こに、X、はメインス
ケール10の第1の光学格子13における広範囲変位量
であって、第1の光学格子13のピッチPと1ffi過
したピッチPの数n(nは1以上の整数)との積とされ
、ΔX+  は第1の光学格子13のfi+1番目のピ
ンチP内での絶対的変位量である。
Note that the vertical axis of FIG. 4(B) is set to θ1−□ in relation to the 2nd term on the right side of equation (3). , : Here, X is the wide range displacement amount in the first optical grating 13 of the main scale 10, and is the number n of pitches P that are 1ffi apart from the pitch P of the first optical grating 13 (n is 1 or more). ΔX+ is the absolute displacement amount of the first optical grating 13 within the fi+1st pinch P.

つまり、本発明がメインスケール10に複数列(この実
施例では2列)の光学格子13.15を設けかつ各光学
格子13.15に対応させた各組の光電素子35B、3
5Aと33B、33Aとの組間位相差(θ2−θ、)を
利用してアブソリニ・−ト方式化したのは次の根拠によ
るものである。
That is, the present invention provides a plurality of rows (two rows in this embodiment) of optical gratings 13.15 on the main scale 10, and each set of photoelectric elements 35B, 3 corresponding to each optical grating 13.15.
The reason why the absolute system was adopted by utilizing the inter-set phase difference (.theta.2-.theta.) between 5A, 33B, and 33A is as follows.

すなわち、前記の(5)式は次の通り変換することがで
きる。
That is, the above equation (5) can be converted as follows.

P−ΔP1 ・・・ ・・・   (7) そして、(7)式に(3)式と(2)式を代入するとt X = −(θ2−θ、)   ・・・・・・ (9)
2 π となる。
P-ΔP1... (7) Then, substituting equations (3) and (2) into equation (7), tX = -(θ2-θ,)... (9)
2 π.

しかして、CPU55では式(9)からメインスケール
lOの第1の光学格子13に対応する光電素子33A、
33Bからの出力信号aI+  bI の位相差θ1 
と第2の光学格子15に対応する光電素子35A、35
Bからの出方信号a!+  b2の位相笈θ2を求めれ
ば検出範囲長しは決定されているから原点Tからの絶対
的変位1xを求めることができる。
Therefore, in the CPU 55, from equation (9), the photoelectric element 33A corresponding to the first optical grating 13 of the main scale lO,
Phase difference θ1 of output signal aI+bI from 33B
and photoelectric elements 35A, 35 corresponding to the second optical grating 15
Outgoing signal a from B! If the phase difference θ2 of +b2 is determined, the absolute displacement 1x from the origin T can be determined since the length of the detection range has been determined.

ここに、θ、とθ2とは式(4)と(6)とから・・・
・・・ 叫 として求められる。
Here, θ and θ2 are obtained from equations (4) and (6)...
... It is demanded as a cry.

さらに、この実施例では一層精度を安定化させるためθ
1 と02とを独立させるのでなく、相関関数をもたせ
絶対的変位Xを求めるよう形成している。
Furthermore, in this example, in order to further stabilize the accuracy, θ
Rather than making 1 and 02 independent, they are formed to have a correlation function to determine the absolute displacement X.

θ2と01 とを独立して求めて単に式(9)に基づい
た減算をしたのでは、各光電素子33A、33B、35
A、35Bからの出力信号al+  bl+a2.b2
は各光学格子13.15のピッ+ P 。
If θ2 and 01 were obtained independently and simply subtracted based on equation (9), each photoelectric element 33A, 33B, 35
A, output signals from 35B al+bl+a2. b2
is the p+P of each optical grating 13.15.

P−ΔP毎のサイクリックな波形となるため桁落が生し
る虞れがあるからである。
This is because the waveform is cyclic for each P-ΔP, so there is a risk of loss of digits.

そこで、新たにaとbとを定義する。Therefore, a and b are newly defined.

この八0υに式(21,(41を代入すれば、a=AB
sin(02−〇I) b=ABcos(θ2− θI ) −−tan  (θ2− θ1 )       ・・
・・・・  叩す ゆえに、θ2−θ+  =tar+−’  □・・・・
・・ 0邊す として、逆正接関数演算によって光電素子35A。
By substituting the formula (21, (41) into this 80υ, a=AB
sin(02-〇I) b=ABcos(θ2- θI) --tan (θ2- θ1) ・・
・・・・・・ Because it hits, θ2−θ+ = tar+−' □・・・・
... Assuming that the value is 0, the photoelectric element 35A is calculated by calculating the arctangent function.

35Bと33A、33Bとの紐間の位相差(θ。The phase difference (θ) between the strings 35B, 33A, and 33B.

−θ1)を求めるよう形成されている。-θ1).

ところで、弐〇3から明らかの通り、組間位相差(θ2
−θI)は第[21(A)に見られるように検出範囲長
り内でθ〜2πまで変化するから、図で点Qまでの変位
:(° は同(B)に示す絶対値Xの近似値である。従
って、式(9)と同様に■ が成立する。
By the way, as is clear from 203, the phase difference between the pairs (θ2
-θI) changes from θ to 2π within the detection range length as seen in No. 21 (A), so the displacement to point Q in the figure: (° is the absolute value of X shown in (B)). This is an approximate value. Therefore, similarly to equation (9), ■ holds true.

さらに、たちかえって、第4図(B)に示したように両
スケール10.20の相対移動量の絶対値Xは広範囲変
位量Xl と狭範囲変位量ΔX、を決定しなければなら
ない(弐Q61参照)。
Furthermore, as shown in Fig. 4 (B), the absolute value X of the relative movement amount of both scales 10.20 must be determined as the wide range displacement Xl and the narrow range displacement ΔX (2Q61 reference).

ここに、式(31,Qωからメインスケール10の第1
の光学格子13のピンチP内での狭範囲変位量ΔX、を
定めることは可能だが、第1の光学格子13、第1の参
照光学格子23A、23B、光電素子33A、33Bに
基づく位相差θ1はピッチPの周期関数であるからいず
れ(原点Tから数えて何番目)のピッチ内であるかは特
定することができない。
Here, from equation (31, Qω), the first of main scale 10
Although it is possible to determine the narrow range displacement ΔX of the optical grating 13 within the pinch P, the phase difference θ1 based on the first optical grating 13, the first reference optical gratings 23A, 23B, and the photoelectric elements 33A, 33B Since is a periodic function of the pitch P, it is impossible to specify which pitch (counting from the origin T) it falls within.

そこで、上記位相差θ、を□以上〜(2π+□)以下に
位相づれさせた値θ1゛に変換する、すると式(3)に
類似的に とおけば、 が成立する。
Therefore, by converting the phase difference θ, into a value θ1゛ with a phase shift of □ or more to (2π+□) or less, and setting it analogously to equation (3), the following holds true.

一方、原点Tから当該時点までに通過した第1の光学格
子13のピッチPの数nは、第4図の関係からX’ /
Pを越えない数でかつ整数であること明らかである。
On the other hand, the number n of pitches P of the first optical grating 13 that has passed from the origin T to the relevant point in time is expressed as
It is clear that the number does not exceed P and is an integer.

ただし、例外的に第4図において、X゛の測定分解能Δ
Lが同(B)で2π−0に位相が変化する領域を含む場
合であってΔX、が2πよりOに整数に1を加えればよ
い。
However, as an exception, in Figure 4, the measurement resolution Δ
In the case where L is the same as (B) and includes a region where the phase changes to 2π-0, and ΔX is 2π, it is sufficient to add 1 to the integer to O.

ここに、式Oaの通りX’=f(θ2−01)の関数で
あり、P、ΔLは設計値で定められている値であり、か
つθ1゛ はθ、から一義的に位相をづらせて求められ
た。
Here, as shown in the formula Oa, was asked for.

従って、n=f (θ2−θ1.八Xt)の関数として
求めることができる。
Therefore, it can be determined as a function of n=f (θ2-θ1.8Xt).

以上からcpus s内で前記式QQのX=np+ΔX
、を演算することによって、両スケール10゜20の相
対移動変位量の絶対(+i! Xを求めることができる
From the above, in cpus s, X = np + ΔX of the formula QQ
By calculating , it is possible to obtain the absolute (+i!

次に、この実施例の作用について説明する。Next, the operation of this embodiment will be explained.

例えば、工作機械のベント等静止体にメインスケール1
0を固定し、平行照明系40、光電変換器30とともに
一体化してインデックススケール20をスライダ等可動
体に固定する。従って、工作機械を運転することによっ
て、メインスケール10とインデックススケール20と
が相対移動すると、各光電素子33A、33B、35A
、35Bからは略正弦波の電気信号al+  bl+ 
 aZ+btが出力され、信号al+  bl と32
+  bZ とはサイクルが光学格子13.15のピン
チ差相当分だけ異なり、かつ信号a、とす、およびa2
とb2とはそれぞれ90度の位相差を生しる。
For example, main scale 1 is installed on a stationary object such as a machine tool vent.
0 is fixed, the index scale 20 is integrated with the parallel illumination system 40 and the photoelectric converter 30, and the index scale 20 is fixed to a movable body such as a slider. Therefore, when the main scale 10 and the index scale 20 move relative to each other by operating the machine tool, each photoelectric element 33A, 33B, 35A
, 35B generates a substantially sinusoidal electrical signal al+ bl+
aZ+bt is output, signals al+ bl and 32
+bZ, the cycle is different from the one corresponding to the pinch difference of the optical grating 13.15, and the signal a, and a2
and b2 each produce a phase difference of 90 degrees.

ここで、第3図に示したように両スケール10゜20の
相対移動変位量の絶対値を表示手段60に表示または制
御装置(図示省略)にフィードバック信号として出力し
たいときに作動するタッチセンサ65からのトリガが入
力される(ステップ10)と、CPU55からコントロ
ールデータバス54を介しサンプルホールド回路51ヘ
ホールド指令が発せられる。
Here, as shown in FIG. 3, a touch sensor 65 is activated when it is desired to display the absolute value of the relative displacement amount of both scales 10° 20 on the display means 60 or output it as a feedback signal to a control device (not shown). When a trigger is input from the CPU 55 (step 10), a hold command is issued from the CPU 55 to the sample hold circuit 51 via the control data bus 54.

サンプルホールド回路51はプリアンプ37A。The sample hold circuit 51 is a preamplifier 37A.

37B、38A、38Bの出力段側からアナログ的な電
気信号al+  t)1 と22+  btをホールド
(ステップ12)する。
Analog electrical signals al+t)1 and 22+bt are held from the output stage side of 37B, 38A, and 38B (step 12).

次いで、ステップ14の如くマルチレクサ52がCPU
55からの指令に基づいて電気信号a。
Next, as in step 14, the multilexer 52
Electrical signal a based on the command from 55.

、b、とat+  b2ををり込み、A/D変換器53
でデジタル信号に変換した後CPU55に入力される。
, b, and at+ b2, and A/D converter 53
After converting the signal into a digital signal, the signal is input to the CPU 55.

以下、CPU55では、前記式〇l 、α9に基づいて
第1の光学格子13に相応する光電素子33A。
Hereinafter, the CPU 55 selects the photoelectric element 33A corresponding to the first optical grating 13 based on the formulas 〇l and α9.

33Bからの位相差θ1と狭範囲変位量ΔX、とを算出
する(ステップ16)、つまり、第1の光学格子13の
当該ピッチP内での変位量を絶対値として求める。もと
より、位相差θ、はいずれかのピンチ内であるかを特定
するために□以上〜(2π+□)以下の値であるθ1゛
にC2U55内で変換されている。
33B and the narrow range displacement amount ΔX are calculated (step 16), that is, the displacement amount of the first optical grating 13 within the pitch P is determined as an absolute value. Of course, the phase difference θ is converted within the C2U55 to θ1゛, which is a value of □ or more to (2π+□) or less, in order to specify which pinch is within.

また、ステップ18では、弐aυ、03に基づいた定義
信号a、bとこれらと光電素子35Δ、35Bと33A
、33Bとの各位相差に基づく組間位相差θ2−θ1 
との正接関数を定め、逆正接関数演算して組間位相差θ
2−θ1を算出する。
In addition, in step 18, the definition signals a and b based on 2aυ, 03 and the photoelectric elements 35Δ, 35B and 33A are
, 33B, the inter-group phase difference θ2−θ1 based on each phase difference with
, and calculate the arctangent function to obtain the phase difference θ between the pairs.
2-θ1 is calculated.

ここに、前記n=f  (θ2−θ1.ΔXI)に基づ
し゛て第4図に相当するそれまでに通過した第1の光学
格子13のピンチPの数nを求める(ステップ20)。
Now, based on n=f (θ2-θ1.ΔXI), the number n of pinches P of the first optical grating 13 that has passed so far, which corresponds to FIG. 4, is determined (step 20).

従って、ステップ22において、弐〇〇を演算すること
により両スケール10.20の相対移動変位量の絶対値
Xを求める。この絶対値Xは表示手段60に表示され、
必要によって外部へ出力される。ここに、タッチセンサ
65で指定した所望時点の絶対変位量を検出、表示する
ことができる。
Therefore, in step 22, the absolute value X of the relative displacement amount of both scales 10.20 is determined by calculating 2〇〇. This absolute value X is displayed on the display means 60,
Output to the outside as necessary. Here, the absolute displacement amount at a desired time point specified by the touch sensor 65 can be detected and displayed.

この実施例では、メインスケール1oの第1の光学格子
13のピッチPを400 μm、第1の光学格子13と
第2の光学格子15との関係を検出範囲長L = 80
鵞1として定め、かつN=200に設定しているから検
出範囲長(L = 8 o mws )以内を2μmの
分解能をもって絶対値検出できる。
In this example, the pitch P of the first optical grating 13 of the main scale 1o is 400 μm, and the relationship between the first optical grating 13 and the second optical grating 15 is the detection range length L = 80.
Since it is defined as 1 and N=200, the absolute value can be detected within the detection range length (L=8 omws) with a resolution of 2 μm.

従って、この実施例によれば、メインスケール10にそ
れぞれピンチ(P、P−ΔP)の異なる複数列の光学格
子(13,15)を設け、これら光学格子(13,15
)との関係から求めた組間位相差(θ2−θ1)を利用
して検出範囲長(L)内でメインスケール10とインデ
ックススケール20との相対移動変位量を絶対値として
検出することができる。ここに、アブソリュート方式の
光学式変位検出装置を確立できるから精度的、運用技術
的にも産業上の利用性を飛躍的に拡大することができる
Therefore, according to this embodiment, the main scale 10 is provided with a plurality of rows of optical gratings (13, 15) each having a different pinch (P, P-ΔP), and these optical gratings (13, 15)
) The relative movement displacement amount between the main scale 10 and the index scale 20 can be detected as an absolute value within the detection range length (L) using the inter-set phase difference (θ2 - θ1) found from the relationship between . Since an absolute type optical displacement detection device can be established here, industrial applicability can be dramatically expanded in terms of accuracy and operational technology.

このことは、途次におけるノイズの影響もなくその累積
もないから安定した所定精度が保障され、また、連続的
追従を要しないから応答速度が高く迅速測定を図れ、さ
らに、所定のあるいは偶然の電源遮断があったとしても
都度の原点合せ作業をすることなくただちに再測定する
ことができる等、従来のインクレメンタル方式の欠点並
びに不利不便を一掃するということを意味するものであ
る。
This ensures stable predetermined accuracy because there is no influence of noise on the way and there is no accumulation of noise, and since continuous tracking is not required, response speed is high and rapid measurement can be achieved. This means that even if the power is cut off, it is possible to immediately re-measure without having to adjust the origin each time, thereby eliminating the drawbacks, disadvantages, and inconveniences of the conventional incremental method.

また、メインスケール10に設けた複数列の光学格子(
13,15)は、ガラス板上にエツチング手法等によっ
て物理的に固定化されたものとされ、かつ異なるピンチ
の光学格子間に関する組間位相差と当該−つの光学格子
内に関する位相差とを利用して変位量の絶対値を検出す
るものと形成されているので、例えば従来インクレメン
タル方式の装置においてIピンチ内に生ずる波形を延抗
分割等による電気的細分化していた場合と異なり、両ス
ケール10.20すなわち採用する工作機械との対応整
合が執られたものであるから、真の高精度測定を保障す
ることができる。
In addition, multiple rows of optical gratings (
13, 15) is physically fixed on a glass plate by an etching method, etc., and uses the inter-group phase difference between optical gratings of different pinches and the phase difference within the two optical gratings. Since the system is designed to detect the absolute value of the amount of displacement, for example, unlike the case where the waveform generated in an I-pinch is electrically subdivided by splitting the I-pinch in a conventional incremental system, both scales can be detected. 10.20, that is, it is compatible with the machine tool to be adopted, so true high-precision measurement can be guaranteed.

さらに、組間位相差を求めるに両光学格子13゜15に
関与した各位相差を減算して算出するのみならず逆正接
関数演算によって求めることができるよう形成されてい
るから両光学格子13.15との相関関係を密接不可分
とすることによってt行啓のない検出ができる。この点
からも高精度が保障される。
Furthermore, in order to obtain the phase difference between the two optical gratings 13.15, the phase difference between the two optical gratings 13. By establishing a close and inseparable correlation with , it is possible to perform detection without any deviation. High accuracy is guaranteed from this point as well.

なお、この実施例では、メインスケールlOの第1の光
学格子i3のピッチPが400 μm1第2の光学格子
15のピッチP−ΔPが398 μmであり、検出範囲
長L(80m−)の範囲内で分割数Nを200として2
μmの分解能で検出できるよう形成したが、これらの数
値的事項は任意的に選択することができ、分解能0.1
 μm以下とすることもできる。この意味においてメイ
ンスケール10には2列の光学格子13.15を設けた
が3列以上でも同様にできる。3列以上とすれば検出範
囲長りを大きくかつ様々に選択することが可能となる。
In this example, the pitch P of the first optical grating i3 of the main scale lO is 400 μm, the pitch P−ΔP of the second optical grating 15 is 398 μm, and the range of the detection range length L (80 m−) 2 with the number of divisions N being 200 within
Although it was formed so that it can be detected with a resolution of μm, these numerical items can be arbitrarily selected, and the resolution is 0.1.
It can also be less than μm. In this sense, the main scale 10 is provided with two rows of optical gratings 13, 15, but the same can be done with three or more rows. If there are three or more rows, the length of the detection range can be selected widely and variously.

同様に、インデックススケール20の参照光学格子35
A、35Bもピッチqをメインスケール10の第1の光
学格子13のピンチと同じとしたが対応する光学格子の
ピッチP1に対しピッチを1/n(nは1以上の整数)
とした場合にも本発明は適用され、こうするとメインス
ケール10の光学格子13.15に改変を加えずして分
解能を荷められる。また、各参照光学格子23A、23
B、25A、25Bをそれぞれ90度位相づれさせた各
2個から形成したが、要は対応するメインスケール10
の光学格子13.i5との関係において位相差を生しさ
せることができればピッチqが微妙に異なるいわゆるバ
ーニヤ方式の参照光学格子を採用することによって各1
個と形成することもできる。さらに、光学格子13の上
下に光学格子15を配設して上下の位相差の平均をとる
ことにより、インデックススケール20のメインスケー
ルlOに対する傾きの補正も可能である。
Similarly, reference optical grating 35 of index scale 20
For A and 35B, the pitch q is the same as the pinch of the first optical grating 13 of the main scale 10, but the pitch is 1/n (n is an integer of 1 or more) with respect to the pitch P1 of the corresponding optical grating.
The present invention is also applicable in the case where the optical grating 13, 15 of the main scale 10 is loaded with resolution without modification. In addition, each reference optical grating 23A, 23
B, 25A, and 25B were formed from two pieces each with a phase shift of 90 degrees, but the point is that the corresponding main scale 10
Optical grating 13. If it is possible to generate a phase difference in relation to i5, each 1
It can also be formed individually. Furthermore, by arranging optical gratings 15 above and below optical grating 13 and averaging the upper and lower phase differences, it is also possible to correct the tilt of index scale 20 with respect to main scale lO.

また、検出装置自体を、平行照明系を用いた透過型とし
たが第5図に示すような反射型としてもよく、直線型で
なくロータリー型としても本発明は適用される。また、
変位検出時を特定するためにタッチセンサ65を用いた
がこれに限定されない、また、一定のサンプリング時間
毎に絶対変位検出回路50で変位検出できるようするこ
ともできる。
Further, although the detection device itself is a transmission type using a parallel illumination system, it may be a reflection type as shown in FIG. 5, and the present invention is also applicable to a rotary type instead of a linear type. Also,
Although the touch sensor 65 is used to specify the time of displacement detection, the present invention is not limited to this, and the absolute displacement detection circuit 50 may be configured to detect displacement at every fixed sampling time.

さらに、検出範囲長しはメインスケール10とインデッ
クススケール20との相対移動方向に対する長さである
が、本検出装置は変位を検出するものであって測定対象
を長さ、幅等に限定することでなく、圧力、重量等であ
ってもよいものである。
Furthermore, the detection range length is the length in the direction of relative movement between the main scale 10 and the index scale 20, but since this detection device detects displacement, the measurement target is limited to length, width, etc. Instead, it may be pressure, weight, etc.

もとより、メインスケールにバイナリコードやグレイコ
ードを用いてアブソリュート方式を具現化した場合と比
較すれば、本発明の場合、格子の列数は著しく少なくて
済み、ピッチも狭小とできかつダイナミーツクレンジ(
検出範囲/分解能)の高く、その実用的価値において格
段の差異あることが理解される。さらに、検出範囲長し
のill!過ポイントを計数し、複数の検出範囲長りに
わたる長大化検出をすることも容易である。
Of course, compared to the case where the absolute method is implemented using a binary code or Gray code for the main scale, the number of grid rows can be significantly reduced, the pitch can be made narrower, and the dynamic range (
It is understood that the detection range/resolution) is high, and there is a significant difference in its practical value. Furthermore, ill! has a long detection range! It is also easy to count excessive points and perform extended detection over multiple detection range lengths.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明は、量分解能、高精度で検出範囲の広いアブソリ
ュート方式の光学式変位検出装置を提供できるという効
果を有する。
The present invention has the advantage of being able to provide an absolute optical displacement detection device with high quantitative resolution, high precision, and a wide detection range.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明に係る光学式変位検出装置の一実施例を
示す全体構成図、第2図は同しく要部拡大図、第3図は
同じく絶対変位量を演算するためのフローチャート、第
4図は同じく波形説明図、第5[12Iは同しく他の実
施例を示す4F1要図および第6図は従来の光学式変位
検出装置の概略構成図である。 10・・・メインスケール、13・・・第1の光学格子
、15・・・第2の光学格子、20・・・インデックス
スケール、23・・・第1の参照光学格子、25・・・
第2の参照光学格子、30・・・光電変換器、40・・
・平行照明系、50・・・絶対変位検出回路。
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an embodiment of the optical displacement detection device according to the present invention, FIG. 2 is an enlarged view of the main parts, and FIG. 3 is a flowchart for calculating the absolute displacement amount. 4 is a waveform explanatory diagram, 5th [12I is a main diagram 4F1 showing another embodiment, and FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a conventional optical displacement detection device. DESCRIPTION OF SYMBOLS 10... Main scale, 13... First optical grating, 15... Second optical grating, 20... Index scale, 23... First reference optical grating, 25...
Second reference optical grating, 30...Photoelectric converter, 40...
- Parallel illumination system, 50...absolute displacement detection circuit.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)複数列の光学格子が設けられるとともに各列毎の
光学格子ピッチが異なるものと形成されているメインス
ケールと、 前記メインスケールの各列光学格子に対応させた複数列
の参照光学格子が設けられ前記メインスケールと相対変
位可能とされたインデックススケールと、 前記両スケールに平行光を照射するための平行照明系と
、 前記メインスケールの各列光学格子毎に2個1組として
配設され、各組毎に前記メインスケールを透過した透過
光または、前記メインスケールから反射された反射光を
受けて90度位相のずれた電気信号を出力する複数組の
光電変換器と、前記光電変換器の各組からそれぞれ出力
される電気信号間の組間位相差を求めるとともにこの組
間位相差を利用して前記メインスケールとインデックス
スケールとの相対移動変位量の絶対値を検出できるよう
形成された絶対変位検出回路とを備えてなる光学式変位
検出装置。
(1) A main scale provided with a plurality of rows of optical gratings and each row having a different optical grating pitch, and a plurality of reference optical gratings corresponding to each row of optical gratings of the main scale. an index scale disposed and movable relative to the main scale; a parallel illumination system for irradiating parallel light to both scales; and a set of two index scales arranged for each row of optical gratings of the main scale. , a plurality of sets of photoelectric converters each receiving transmitted light transmitted through the main scale or reflected light reflected from the main scale and outputting electrical signals having a phase shift of 90 degrees; and the photoelectric converter. The scale is formed so as to obtain an inter-set phase difference between the electrical signals output from each set, and to detect the absolute value of the relative movement displacement between the main scale and the index scale using this inter-set phase difference. An optical displacement detection device comprising an absolute displacement detection circuit.
(2)前記特許請求の範囲第1項において、前記インデ
ックススケールの各参照光学格子が、前記メインスケー
ルの各列毎の光学格子ピッチをP_1、P_2、・・・
としたとき当該光学格子ピッチの1/n(n=1、2、
3、・・・)のピッチとして前記メインスケールの光学
格子ピッチに対応されていることを特徴とする光学式変
位検出装置。
(2) In claim 1, each reference optical grating of the index scale has an optical grating pitch of P_1, P_2, . . . for each column of the main scale.
When 1/n of the optical grating pitch (n=1, 2,
3,...) corresponding to the optical grating pitch of the main scale.
(3)前記特許請求の範囲第1項または第2項において
、 前記絶対変位検出回路が、前記相対移動変位量の絶対値
(X)を前記組間位相差を変数として求めた広範囲変位
量(X_L)と前記メインスケールのいずれか1つの列
の光学格子に対応された当該組の光電変換器から出力さ
れる前記電気信号を変数として求めた当該光学格子の1
ピッチ内での狭範囲変位量(ΔX_L)との和として検
出できるよう形成されている光学式変位検出装置。
(3) In claim 1 or 2, the absolute displacement detection circuit comprises a wide range displacement amount ( X_L) and one of the optical gratings obtained by using as a variable the electric signal output from the photoelectric converter of the group corresponding to the optical grating of any one column of the main scale.
An optical displacement detection device configured to be able to detect as the sum of the narrow range displacement amount (ΔX_L) within the pitch.
(4)前記特許請求の範囲第1項ないし第3項のいずれ
かにおいて、 前記絶対変位検出回路が、前記組間位相差を2組の前記
光電変換器から出力される電気信号から求めた値を前記
組間位相差の正接関数とし、この正接関数を逆正接演算
して算出するよう形成されている光学式変位検出装置。
(4) In any one of claims 1 to 3, the absolute displacement detection circuit determines the inter-group phase difference as a value obtained from electrical signals output from two sets of the photoelectric converters. is a tangent function of the inter-group phase difference, and the optical displacement detection device is configured to perform calculation by calculating an arctangent of this tangent function.
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